三堵两段式下行孔注浆测压技术在发耳煤矿的应用*

黄 良李希建孙守义何登华许 浪

（1.贵州大学矿业学院，贵州省贵阳市，550025；2.复杂地质矿山开采安全技术工程中心，贵州省贵阳市，550025；3.贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州省贵阳市，550025；4.贵州大学瓦斯灾害防治与煤层气开发研究所，贵州省贵阳市，550025；5.贵州发耳煤业有限公司，贵州省六盘水市，553000）

三堵两段式下行孔注浆测压技术在发耳煤矿的应用*

黄 良1，2，3，4李希建1，2，3，4孙守义5何登华5许 浪5

（1.贵州大学矿业学院，贵州省贵阳市，550025；2.复杂地质矿山开采安全技术工程中心，贵州省贵阳市，550025；3.贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州省贵阳市，550025；4.贵州大学瓦斯灾害防治与煤层气开发研究所，贵州省贵阳市，550025；5.贵州发耳煤业有限公司，贵州省六盘水市，553000）

以贵州发耳煤矿7#煤层为研究对象，分析了发耳煤矿现有下行孔注浆封孔测压技术中存在的问题，提出了三堵两段式注浆封孔测压方法。该技术的应用解决了下行孔封孔测压时受孔内积水或围岩裂隙水影响封孔质量问题，现场应用取得了良好效果，为下行孔测定瓦斯压力积累了宝贵的实践经验。

煤层瓦斯压力 注浆测压 下行孔 三堵两段式

煤层瓦斯压力是反映煤与瓦斯突出的重要指标之一，也是反映保护层开采效果的重要参数。准确测定煤层瓦斯压力是矿井防治瓦斯工作各项安全措施方案设计和实施的依据和重要基础，是确保矿井安全生产工作内容之一，要准确测定煤层瓦斯压力，钻孔的封孔质量非常关键。在发耳煤矿上保护层开采效果研究过程中，为了测定被保护层瓦斯压力，受工程条件的限制必须施工下行孔对被保护层瓦斯压力进行测定。在施工下行孔过程中，受钻孔内积水影响，常用的注浆封孔方法已不能准确测定煤层瓦斯压力，为此提出了三堵两段式注浆封孔测压技术并在现场进行了试验，取得了良好的效果。

1　矿井概况

发耳煤矿位于贵州省六盘水市水城县南部，属煤与瓦斯突出矿井，可采及局部可采煤层19层，平均总厚26.82 m。稳定及较稳定的煤层从上到下依次为1#、3#、5-2#、5-3#、7#、10#、12#、13-1#、13-2#、14#、16#、17#、23-2#共13层煤，平均总厚度19.42 m。接替工作面15301工作面属5-3#煤层，将15301工作面底抽巷作为下部7#煤层10702工作面顶抽巷，为研究15301工作面开采对7#煤层保护效果，需测定7#煤层原始瓦斯压力和残余瓦斯压力等参数。

2　现有封孔测压工艺介绍

2.1现有封孔测压工艺

发耳煤矿现有测压工艺是在施工下行孔时钻孔穿过煤层3～5 m用于沉淀孔渣（在下行孔施工过程中，由于孔内煤渣不易排出孔外，为了更大限度减少煤渣影响，钻孔施工到设计位置之后多施工3～5 m，用于沉淀孔内不易排出的煤渣），现有测压工艺中测压管长度为12 m。在测压管前端2 m处每隔10 cm加工一个孔径为1 cm的小孔作为筛孔段，在筛管末端焊接一个直径为50 mm圆形挡盘，在挡盘后缠绕棉纱，并将马丽散直接倒在棉纱上并迅速将测压管送入孔内，等待20 min左右再往孔中加入普通水泥砂浆。发耳煤矿现有测压工艺如图1所示。

图1　发耳煤矿现有测压工艺示意图

2.2存在的问题

（1）将马丽散人为直接倒在棉纱上，马丽散混合程度不均匀，其反应发泡效果不能达到试验和实际要求。

（2）在将测压管送入孔内时，由于孔内积水将棉纱上马丽散冲散，马丽散将被随水带走，使马丽散失效，水泥砂浆进入测压室，导致封孔失败。

（3）水泥砂浆凝固时因受孔内积水或围岩裂隙水影响凝固时间过长且凝固后收缩，孔壁封孔不满。

（4）孔口没有进行马丽散密封，水泥砂浆凝固后收缩，可能导致从孔口漏气。

3　三堵两段式封孔工艺介绍

三堵两段式封孔工艺是将测压管长度增加到18 m，在挡盘后先螺旋式缠绕一段长度约30 cm的棉纱，并用放炮线螺旋式缠紧，将袋装马丽散直接绑在测压管上，就地取材将装水泥的口袋缠绕在马丽散外围，防止在送测压管时候将马丽散袋损坏，紧接马丽散再缠绕长度约30 cm的一段棉纱，使得马丽散呈前后棉纱保护状态。此时取下马丽散袋上截止阀（一袋马丽散里面用截止阀隔开，分为A、B两部分），将A、B两部分混合均匀，发生反应膨胀，并将测压管送到孔中，等待约20 min后注入含有10%的膨胀剂和小于3%的凝固剂的水泥砂浆，待水泥砂浆充满测压管段1/2左右，停止注浆，再将另一袋马丽散用水泥口袋包裹，打开截止阀使A、B两部分混合均匀，并迅速借用连抽管将马丽散送入孔内，将部分凝固剂放入棉纱，将棉纱和凝固剂送入孔内，待听到马丽散膨胀将包装袋涨破的响声后，再继续注入凝固剂、膨胀剂混合的水泥砂浆。注浆离孔口约50 cm后，停止注浆，再用一袋马丽散将孔口封堵严密，等待24 h后再安装压力表进行测压。三堵两段式测压工艺示意图如图2所示。

图2　三堵两段式测压工艺示意图

4　现场应用

根据 《防治煤与瓦斯突出规定》要求，结合发耳煤矿巷道布置关系，选择在位于5-3#煤层和7#煤层之间的岩石巷道即15301底抽巷巷右帮9号硐室进行测压，具体参数如表1所示。

表1　煤层瓦斯压力测定参数

现场封孔结束后，经过24 h安装闸阀和压力表，利用便携式瓦检仪检查装置气密性，两表均无漏气现象，表明封孔严密，每天观测压力一次，两压力表分别从初始的0.4 MPa和0.2 MPa逐步升高，升高趋势由快到慢最后趋于稳定，且前10 d压力变化较快。两压力表在第14 d后趋于稳定，稳定值分别为1.45 MPa和1.43 MPa。现场压力变化趋势如图3所示。

图3　现场压力变化趋势图

5　三堵两段式封孔工艺优点

（1）现场试验表明三堵两段式注浆封孔测压工艺能满足要求，且操作相对简单，实用性强，安全性好，经济性好，为下行孔测压积累了宝贵的现场经验。

（2）在中部增加一段马丽散棉纱凝固剂封堵段，可以适当地减少后段水泥砂浆重量对前端堵头影响，更大限度地提高前端堵头的作用，从而提高了整体封孔成功的可能性。

（3）水泥砂浆中加入10%膨胀剂和3%凝固剂，使得水泥砂浆凝固时间变短，降低了孔内或围岩裂隙水对封孔的影响，同时使得水泥砂浆凝固后体积减少降低，提高了封孔成功的可能性。

（4）就地取材利用水泥口袋保护马丽散外包装袋，降低因送测压管过程中孔壁不光滑对马丽散包装袋破坏而造成马丽散外溢的可能，提高了马丽散充分反应的可能性。

（5）孔口使用马丽散封堵，降低了因前端部分围岩裂隙通道和孔口联通而造成漏气的可能性。

［1］ 俞启香.矿井瓦斯防治［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1992

［2］ 程卫民等.矿井通风与安全［M］.北京:煤炭工业出版社，2009

［3］ 于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册 ［M］.北京:煤炭工业出版社，2005

［4］ 中华人民共和国煤炭工业部.防治煤与瓦斯突出规定［M］.北京:煤炭工业出版社，2009

［5］ 杨洋，蒋承林，何明霞.近距离煤层群条件下穿煤层瓦斯压力测定技术［J］.煤炭科学技术，2011（2）

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［7］ 蒋承林，王智立等.下行超深钻孔快速测定煤层瓦斯压力技术［J］.中国煤炭，2014（5）

［8］ 许彦鹏，吴宽，李进.穿含水层下向钻孔瓦斯压力测定技术研究［J］.煤炭科学技术，2013（3）

［9］ 岳乾，李希建等.马丽散-注浆封孔新工艺在煤层瓦斯压力测定中的应用［J］.煤炭技术，2014（9）

（责任编辑 张艳华）

国家能源局下发中央电企煤电节能减排升级改造目标

国家能源局近日下发 《2015年中央发电企业煤电节能减排升级改造目标任务的通知》，要求五大发电集团以及神华、华润和国投合计节能改造8974万k W，环保改造4093万k W。

分集团来看，华能节能改造1830万k W，环保改造539万k W；大唐节能改造1121万k W，环保改造184万k W；华电节能改造1390万k W，环保改造647万k W；国电节能改造1500万k W，环保改造528万k W；中电投节能改造1560万k W，环保改造616万k W；神华节能改造170万k W，环保改造900万k W；华润节能改造796万k W，环保改造579万k W；国投节能改造608万k W，环保改造100万k W。

Application of gas pressure measurement by downward hole grouting with the two separation section by three block type in the Faer Coal Mine

Huang Liang1，2，3，4，Li Xijian1，2，3，4，Sun Shouyi5，He Denghua5，Xu Lang5
（1.Mining College of Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China；2.Safety Technology Engineering Center of Complicated Geology Mining，Guiyang，Guizhou 550025，China；3.Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Non-metallic Mineral Resources in Guizhou Province，Guiyang，Guizhou 550025，China；4.Institute of Gas Disaster Prevention and Coalbed Methane Development of Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China；5.Guizhou Faer Coal Industry Co.，Ltd.，Liupanshui，Guizhou 553000，China）

The paper takes the No.7 coal seam of Faer Coal Mine in Guizhou as the research object，the existing problems of the downward hole grouting technology for hole sealing and gas pressure measurement in the coal mine were analyzed，and the technology of gas pressure measurement by hole grouting with the two separation section by three block type was put forward. The application of this technology has solved the problem that the water in the hole and surrounding rock fissure affected the hole sealing quality in the process of downward hole sealing for gas pressure measurement and has a good effect on the field application，which accumulates valuable practical experience for the gas pressure measurement of the downward hole.

coal seam gas pressure，gas pressure measurement by hole grouting，downward hole，two separation section by three block type

TD712.55

A

黄良（1989-），男，贵州遵义人，在读硕士，从事矿井瓦斯防治、矿山灾害防治方面的研究。

贵州省教育厅项目（Z134016），贵州省重大应用基础研究项目（Z143160），贵州省科技厅工业攻关项目（Z113166），贵州发耳煤矿保护层开采效果研究（H140670），贵州大学研究生创新基金（研理工2015070）